三极管特性及性能分析

本章内容2.1晶体管的基本特性2.2三极管的性能检测

2.3共射放大电路

2.4共集和共基放电电路

2.5多级放大器

2.6放大器主要性能参数的测试

2.7低频功率放大器

2.8项目设计(放大电路的设计)

本章小结2023/1/111学习目标:

晶体三极管是各类型放大电路中的重要组成部分，通过本章学习，主要应掌握以下内容：晶体管三极管的类型及管脚识别和测试方法晶体三极管的工作区及工作条件晶体三极管共射放大电路的分析方法；共射、共集、共基三种放大器的性能特点；了解多级放大器的组成及分析方法。理解功率放大器特性及其分析方法。2023/1/112三极管是双极型晶体管，属于电流控制器件一、晶体三极管(SemiconductorTransistor)1.三极管的外形、封装塑料封装、金属封装、陶瓷封装2.1晶体三极管的基本特性2023/1/113

三极管的封装形式是指三极管的外壳，是三极管的外形参数1）材料方面：三极管的封装形式主要有金属、陶瓷和塑料形式；2）结构方面，三极管的封装：TO×××，×××表示三极管的外形；3）装配方式：通孔插装（通孔式）、表面安装（贴片式）和直接安装；4）引脚形状有长引线直插、短引线或无引线贴片装等。常用三极管的封装形式有TO－92、TO－126、TO－3、TO－220TO等2、三极管的封装:2023/1/114二、结构、符号和分类NNP发射极E基极B集电极C发射结集电结—基区—发射区—集电区emitterbasecollectorNPN型ECBPPNEBCPNP型ECB2023/1/115分类：按材料分：硅管、锗管按结构分：

NPN、PNP按使用频率分：低频管、高频管按功率分：小功率管<500mW中功率管0.51W大功率管>1W2023/1/116三、晶体三极管电流放大原理1.三极管放大的条件内部条件发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低集电结面积大外部条件发射结正偏集电结反偏2023/1/1172.满足放大条件的三种电路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共集电极共基极2023/1/1183.三极管内部载流子的传输过程1)

发射区向基区注入多子电子，形成发射极电流

IE。ICN多数向BC结方向扩散形成ICN。IE少数与空穴复合，形成IBN。IBN基区空穴来源基极电源提供(IB)集电区少子漂移(ICBO)I

CBOIBIBN

IB+ICBO即：IB=IBN

–

ICBO

3)

集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流ICICIC=ICN+ICBO2)电子到达基区后(基区空穴运动因浓度低而忽略)2023/1/1194.三极管的电流分配关系当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：IB=I

BN

ICBOIC=ICN+ICBOIE=IC+IB穿透电流2023/1/11105、晶体管的电流放大作用基极输入端接入一个小的输入信号电压△ui,则由于发射结两端电压的变化引起了基极电流的变化，集电极电流也会发生相应的变化，他们的变化量分别用△IB和△IC表示。△IC和△IB的比值称为共发射极交流电流放大系数，用

β表示为：2023/1/1111晶体管输入特性与输出特性的测试电路

2.1.2

晶体管的特性曲线

2023/1/1112一、输入特性输入回路输出回路与二极管特性相似RCUCCiBIERB+uBE+uCEUBBCEBiC+++iBRB+uBEUBB+O特性基本重合(电流分配关系确定)特性右移(因集电结开始吸引电子)导通电压UBE(on)硅管：(0.60.8)V锗管：

(0.20.3)V取0.7V取0.2VUBB+RB集电极反偏，拉动电子越过集电结，形成IC2023/1/1113二、输出特性iC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O24684321截止区：

IB0

IC=ICEO0条件：两个结反偏2.放大区：3.饱和区：uCE

u

BEuCB=uCE

u

BE

0条件：两个结正偏特点：IC

IB临界饱和时：uCE

=uBE深度饱和时：0.3V(硅管)UCE(SAT)=0.1V(锗管)放大区截止区饱和区条件：发射结正偏集电结反偏特点：水平、等间隔ICEO2023/1/1114三、温度对特性曲线的影响1.

温度升高，输入特性曲线向左移。温度每升高1C，UBE

(22.5)mV。温度每升高10C，ICBO

约增大1倍。2.温度升高，输出特性曲线向上移。OT1T2>iCuCE

T1iB=0T2>iB=0温度每升高1C，

(0.51)%。输出特性曲线间距增大O2023/1/1115

例2-1图示电路，晶体三极管V为硅管，β＝40，VCC＝6V，RC＝3kΩ，RB＝62kΩ。输入电压ui为方波脉冲：低电平UIL＝0V，高电平UIH＝4V。画出输入电压为高、低电平时的等效电路，并求相应的输出电压uO。2023/1/1116ui=4V时的等效电路ui=0时等效电路2023/1/1117例2-2

如图所示电路，晶体三极管V为硅管，β＝50，VCC＝12V，RC＝3kΩ，RE＝1kΩ。判断在下列情况下晶体三极管所处的工作状态，并求出相应的开路电压Uo。1）RB＝10kΩ2）RB＝150kΩ3）RB＝300kΩ2023/1/11182.1.3晶体三极管的主要参数一、电流放大系数1.共发射极电流放大系数iC

/mAuCE

/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O24684321—直流电流放大系数

—交流电流放大系数一般为几十几百2.共基极电流放大系数

1一般在0.98以上。

Q二、极间反向饱和电流CB极间反向饱和电流

ICBO，CE极间反向饱和电流ICEO。2023/1/1119三、极限参数1.ICM

—集电极最大允许电流，超过时

值明显降低。U(BR)CBO

—发射极开路时C、B极间反向击穿电压。2.PCM—集电极最大允许功率损耗PC=iC

uCE。3.U(BR)CEO

—基极开路时C、E极间反向击穿电压。U(BR)EBO

—集电极极开路时E、B极间反向击穿电压。U(BR)CBO>U(BR)CEO>U(BR)EBO例：已知:ICM=20mA,PCM

=100mW，U(BR)CEO=20V，当UCE

=

10V时，IC<

mA当UCE

=

1V，则IC<

mA当IC

=

2mA，则UCE<

V